軍車輪胎評價指標體系探究

解來卿　何建清　高樹新　石秉良

摘 要：簡述了國內外軍用車輛配套輪胎發展現狀，分析了軍用車輛對輪胎的特殊技術要求，根據輪胎與整車性能的相關性分析，運用系統分析和邏輯推理的方法，分別從單胎和整車兩個角度構建了軍車輪胎的評價指標體系，為軍車的輪胎選型、設計和試驗評價提供了借鑒。

關鍵詞：軍用車輛；輪胎；評價指標

中圖分類號：U463.341 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2550（2014）02-0042-06

輪胎作為車輛的關鍵部件之一，對車輛的動力性、通過性、經濟性、制動性、操縱穩定性以及行駛平順性都有直接的影響。隨著汽車工業的飛速發展，車輛對輪胎的質量及性能要求越來越高，這也促使了輪胎技術的發展和輪胎試驗評價手段的提高。然而，在軍車領域，我國尚缺乏針對軍車輪胎的評價方法，在一定程度上制約了先進輪胎在軍車上的配套和應用。為此，本文根據軍車對輪胎的技術要求及輪胎與整車性能的相關性分析，研究建立輪胎的評價指標體系，為軍車輪胎的試驗評價奠定基礎。

1 軍用車輛輪胎發展簡述

1.1 國外軍用車輛輪胎發展現狀

國外，特別是美國，在軍用車輛輪胎領域研究起步較早。早在1959年，美軍的多家研究機構就對子午線與斜交結構輪胎的越野性能進行了深入研究，并于1965年開始在戰術輪式車輛上采用子午線輪胎。發展至今，美國軍用車輛輪胎具有規格系列齊全，子午化程度高，寬斷面、大直徑特征明顯，綜合性能較高等特點；目前已形成了一套比較完善的軍用車輛輪胎規格系列、評價指標、試驗方法和使用要求的標準體系，具體包括《美國輪胎輪輞協會（TRA）軍用輪胎標準》、SAE J 2013《軍用輪胎術語》、SAE J 2014《軍用戰術輪式車輛用充氣輪胎》、《輪胎管理員手冊》以及SAE J 1992《軍用車輛車輪/輪輞性能要求和試驗規程》等，這些標準對軍用車輛輪胎的單胎綜合性能、輪胎牽引力、脫圈性能、駕駛操縱穩定性、機械可靠性及胎面耐磨性等進行了詳細要求，后又在新車型研制中對內支撐體充氣輪胎的泄氣可行駛能力進行了規定，這些指標要求共同構成了美軍戰術輪式車輛輪胎完整的評價指標體系。

1.2 國內軍用車輛輪胎發展現狀

受我國輪胎行業發展起步晚、進程慢的影響，我軍目前車輛裝備的輪胎存在著規格系列不全、綜合性能不高、適用性不強等問題，主要體現在以下四個方面：一是子午線輪胎的比例仍然比較低，特別是重型車輛使用的大規格輪胎，仍較多采用斜交結構，制約了車輛機動能力的提高；二是輪胎調壓能力較弱，一般不具有多用途能力，多以硬路面通行能力為主，冰雪、沙地等特殊路面的行駛性能較差；三是以有內胎輪胎為主，可靠性較低，維修保障性較差，使用壽命較短；四是大多輪胎不具備泄氣可行駛能力，車輛戰場生存能力較弱。

同時，我國軍用車輛輪胎在試驗評價方面存在著評價指標體系不完整、試驗方法不完善和標準制訂滯后等問題。現行的GJB 1261A-2004《軍用越野汽車輪胎通用規范》只對軍車輪胎的基本通用性能進行了規定，還沒有針對可調壓的子午線輪胎以及泄氣可行駛輪胎的一些特殊性要求進行規定，且規定的試驗評價項目均為考核單個輪胎的指標和室內臺架試驗，缺少面向整車的評價指標和道路試驗方法。這一現狀也制約了先進輪胎在軍車上的配套和應用，因此迫切需要研究提出專門針對軍用車輛輪胎的評價指標體系，為軍車的輪胎選型和試驗評價提供依據。

2 軍用車輛對輪胎的技術要求

軍用車輛由于使用環境、行駛地域以及整車戰術技術性能的特殊性，對輪胎有特殊的技術要求。主要表現在以下方面：

a. 在良好鋪裝路面及鄉村土（沙石）路面上快速行駛時，能適應路面變化而可靠地發揮驅動性和制動性，同時具有良好的操縱穩定性和較強的耐扎破和耐撕裂損傷性能，長時間連續工作后滾動阻力小、發熱小、噪聲小。

b. 在翻耕地、稻田地、沙（灘）地、灌木叢林地、泥濘地、坑洼地等軟地面行駛時，應具有良好的自潔性，能有效傳遞牽引力，應具有包容諸如圓石、樹干及樹樁等的通過性能，應能在降低滾動阻力的同時增加有效牽引力，且不打滑、不陷車，具有足夠的地面承載能力以保證可靠通過。

c. 在冰雪地（路）面上行駛時，應具有綜合最佳的制動性能和操縱穩定性能，起步和加速時應盡可能地防止車輪空轉引起的接地面內水膜的發生以改善附著性能，轉向行駛時應防止超出側向附著極限，保證良好的操縱穩定性能，在濕滑地（路）面上行駛時應具有良好的抗滑能力。

d. 能適應我國寒冷、炎熱、高原和沿海等地區，要求輪胎散熱性能良好，防止高溫時橡膠的扯斷強度、扯斷伸長率及硬度降低、橡膠與鋼絲間的附著強度下降以及橡膠老化等，進而防止爆胎發生，輪胎橡膠特性隨溫度變化應具有如下性能：低溫條件下具有良好的柔軟性，使輪胎與冰雪路面間保持直接、密切接觸，從而增大牽引力，高溫條件下具有一定的彈性。

e. 能按照環境溫度、地面類型等確定最佳氣壓，調壓范圍應覆蓋各種路（地）面情況。如在良好鋪裝路面上行駛時，應調高輪胎氣壓，以減小輪胎變形和滾動阻力；在坑洼不平的硬路面上應以較低的氣壓行駛，以減輕車身和相關部件受到的沖擊和振動，改善平順性，延長使用壽命；在沙漠、沼澤、泥濘等松軟地面上行駛時，應將輪胎氣壓降至更低，以提高通過性能。

f. 與懸架系統配合保證乘坐舒適性，以降低駕駛員的疲勞，應具有良好的吸震和包絡能力；與轉向機構和懸架系統配合，使車輛具有良好的轉向和操縱穩定性能；在車輛行駛速度范圍內，能支承整車重量，并安全使用。

g. 能適應惡劣的戰場環境，具有較高的行駛可靠性和耐久性，防止行駛中發生泄氣，泄氣后仍能以一定的速度持續行駛一定距離。

綜上所述，軍用車輛對輪胎的總體技術要求是：較強的軟、硬地面通行能力，較高的良好道路行駛速度，較強的調壓和低壓行駛能力，良好的減振性能和抗沖擊能力，較強的泄氣可行駛能力，良好的抗老化和耐久性能以及較高的可靠性和良好的維修性。endprint

3 輪胎與整車性能指標相關性分析

3.1 與整車結構參數相關的輪胎指標

輪胎作為整車的一部分，其重量構成整車整備質量的一部分，輪胎的外直徑也直接影響到整車高度，同時輪胎的斷面寬度對車輛寬度及總體布置設計也有影響。另外，輪胎作為支撐整車重量的關鍵部件，整車最大總質量也直接受輪胎的負荷能力的限制。因此，與整車結構技術特性參數相關的輪胎指標主要有：輪胎質量、尺寸和負荷能力。其中，輪胎尺寸一般用新胎充氣外緣尺寸來表示。輪胎在靜止狀態下，垂直負荷與輪胎變形的關系稱為輪胎的靜負荷性能。靜負荷性能一般用下沉率和硬度系數來表示，它是與車輛承載能力相關的輪胎指標。

自由半徑反映輪胎裝車前的尺寸；輪胎裝車后，靜力半徑決定著整車的高度，影響最小離地間隙的大小；滾動半徑影響著車輛的行駛速度。因此，這三個參數是從整車角度評價輪胎尺寸的重要指標。輪胎一旦裝車后，輪胎的符合能力基本決定了整車的軸荷。

3.2 與整車機動性相關的輪胎指標

軍車機動性包括公路機動性和越野機動性，前者的評價指標主要有車輛加速性能、最高速度等，后者的評價指標主要有地形通過性和地面通過性。車輛的加速性能主要取決于車輛的驅動力 Ft，而驅動力大小除了與發動機輸出扭矩及傳動系傳動比有關外，還須滿足下列附著條件：

（1）

式中：Fφ為地面對車輪的附著力，在車輪與地面的法向作用力Z一定得情況下，其大小與附著系數φ成正比，而φ主要由路面和輪胎決定。

因此，輪胎與路面的附著系數是影響車輛公路機動性的輪胎指標。從整車角度講，車輛牽引性能很大程度上取決于輪胎與地面的附著情況，所以可以用整車牽引性能來間接評價輪胎的附著性能。

影響車輛最高速度的輪胎指標主要有：輪胎的臨界速度和輪胎的高速性能。從整車角度講，可以用整車最高車速來間接衡量輪胎的高速性能。另外，輪胎的滾動阻力為車輛行駛阻力的重要組成部分，輪胎滾動阻力系數是與整車公路機動性相關的輪胎指標。

在整車布置確定的情況下，選用大直徑輪胎可明顯提高車輛的各種通過角及離地間隙，進而提高車輛的地形機動性。因此，輪胎外直徑是與車輛地形通過性相關的輪胎指標。輪胎的單位面積平均壓力，直接決定了車輛在軟地面上的車轍深度進而影響車輛行駛阻力。選用寬斷面和低壓的輪胎可明顯增大輪胎接地面積，減小輪胎接地壓力，提高車輛軟地面通過性。因此用于反映車輛越野機動能力的輪胎指標主要有：輪胎尺寸、平均接地壓力、接地系數、單位面積平均壓力和軟地面通過性。

3.3 與整車安全性相關的輪胎指標

與車輛安全性相關的輪胎指標包括輪胎本身的安全性能和輪胎裝車后使用安全性能。前者主要包括輪胎強度、抗切割性、輪胎脫圈性能和輪胎氣密性，這些指標所均一定程度反映出輪胎是否容易產生諸如爆胎、泄/漏氣等安全問題；后者主要包括車輛制動性和操縱穩定性，主要與輪胎的制動附著性和力學特性有關。

脫圈性能一般用脫圈阻力來評價，而軍用車輛選用的大型輪胎可以通過裝車后低氣壓轉彎行駛時的安全行駛速度來表征。

制動距離是反映整車制動性的綜合參數，其主要影響因素除制動器制動力外，與輪胎和路面的制動附著性、滾動阻力和滑動摩擦系數均有關。因此，一定初速度下的制動距離可以作為輔助評價輪胎制動附著性的指標。

車輛的操縱穩定性取決于輪胎的力學特性，包括輪胎徑向、側偏、側傾和回正等特性。其中，輪胎側偏剛度是決定操縱穩定性的重要的指標。從整車角度來講，一般通過車輛的穩態回轉性、轉向回正性和轉向輕便性等方面來評價輪胎的力學特性及其與車輛的匹配情況。

3.4 與整車生存性相關的輪胎指標

軍用車輛生存性是指車輛在戰場上的生存能力，它包括車輛的隱蔽性和防護性等。

車輛隱蔽性主要有噪聲和偽裝性能，與輪胎有關的是輪胎行駛時的車外噪聲。車輛行駛時，輪胎噪聲過大將會影響車輛的隱蔽性。

為提高防護性，軍用車輛戰時一般要求選裝防彈或泄氣可行駛輪胎，即在輪胎遭到槍擊或堅硬物刺扎泄氣后，仍能保證車輛以一定的速度安全行駛一定的戰術距離，迅速脫離危險區域。因此，輪胎的泄氣可行駛能力是影響車輛防護性的重要指標。

3.5 與整車適應性相關的輪胎指標

輪胎的環境適應性是決定車輛整車適應性的重要因素之一。輪胎為橡膠制品，在高低溫環境下，其膠料配方和骨架材料的物理性能會發生變化，進而影響輪胎的性能和壽命。因此，輪胎裝車使用中的高低溫環境適應性是反映輪胎的環境適應性的重要指標。從輪胎的行駛條件考慮，輪胎本身的適應性還應包括輪胎道路適應性。輪胎道路適應性是從整車角度反映輪胎適應各種道路行駛能力的綜合評價指標。它主要包括鋪裝道路適應性、越野道路適應性和軟地面適應性，分別評價輪胎鋪裝道路上的高速行駛能力、越野道路上的持續行駛能力和軟地面低氣壓行駛能力。

3.6 與整車行駛平順性相關的輪胎指標

輪胎是車輛的彈性和阻尼元件之一，它和車輛懸架共同來衰減車輛行駛時所受到的沖擊，以保證車輛具有良好的行駛平順性。研究表明，降低輪胎剛度能使車輪部分的固有頻率下降，減小車輪部分高頻共振時加速度， 是提高汽車平順性的有效方法，降低輪胎氣壓， 能減小輪胎剛性， 增加汽車的平順性。

輪胎的均勻性也是影響車輛行駛平順性的主要因素之一，輪胎不均勻，導致整車的振動特別厲害。輪胎的均勻性也體現為輪胎的平衡性。輪胎的平衡性包括輪胎靜不平衡和輪胎動不平衡。靜不平衡會引起輪胎胎面磨耗不均、振動大、舒適性差等，而且會加快汽車零件的損壞。動不平衡性會影響車輛駕駛的操縱性能，并會引起輪胎擺動及影響輪胎的轉向。

3.7 與整車行駛可靠性相關的輪胎指標

輪胎是車輛的關鍵部件，它直接與地面接觸，是車輛中容易出現各種故障的易損部件之一，其耐久性直接影響整車的可靠性。輪胎的耐久性可以通過臺架試驗來考核，也可以通過裝車后的輪胎壽命里程來反映。隨著輪胎胎體所用材料性能的不斷改善以及輪胎制造技術的提高，有80%以上輪胎是因胎面花紋磨光而報廢，所以胎面耐磨性能在一定程度上表明輪胎的使用壽命。通常以輪胎每行駛1 000 km所磨去的花紋深度來衡量輪胎的耐磨性能，并可以此估算輪胎的壽命里程。endprint

從輪胎和輪輞一體化角度考慮，車輪的耐疲勞性也是影響整車可靠性的一個因素。評價車輪的耐疲勞性可以通過臺架試驗，用動態彎曲疲勞性能和動態徑向疲勞性能兩個指標來考核。

4 軍用車輛評價指標體系的構建

4.1 構建原則與方法

a. 突出軍車對輪胎的特殊技術要求

軍用車輛與民用汽車相比，既有共性，更有特殊性，因此軍用車輛對輪胎的指標要求也有別于普通汽車。針對軍用車輛輪胎提出的評價指標既要反映出輪胎的共性，更要突出軍車在越野機動性、環境適應性、戰場生存性及行駛可靠性等方面的特殊要求。

b. 從單胎和整車兩個角度分別提出指標

輪胎現有的各種技術規范和理論研究中，多是從單個輪胎的角度提出評價指標，包括輪胎的結構、質量、力學特性等。然而，對于整車設計而言，單純討論輪胎的某項性能意義并不大，輪胎的評價和選型應結合輪胎與車輛性能的匹配。因此，本文構建的軍車輪胎評價指標體系包括單個輪胎（臺架試驗）的評價指標和輪胎裝車后（道路試驗）所反映出來的性能指標。

4.2 軍車輪胎評價指標體系

為方便從整車角度來理解和評價輪胎，按結構及技術特性參數、機動性、安全性、生存性、可靠性、平順性和適應性等七大類對輪胎的指標進行了分類，構建軍用車輛輪胎評價指標體系如表1所示。

4.3 與民用汽車輪胎指標的對比

與民用汽車相比，軍用車輛在越野機動性、戰場生存性和環境適應性等方面有更為嚴格的要求，所建立的軍車輪胎指標體系突出了評價這些方面的性能。主要表現在：

a. 越野機動性是軍用車輛與民用汽車最明顯的區別之一。因此指標體系重點提出了反映車輛越野機動性的輪胎指標，主要有：輪胎尺寸、平均接地壓力、接地系數、單位面積平均壓力和軟地面通過性等。

b.輪胎的泄氣可行駛能力是軍車對輪胎的特殊要求，指標體系中提出了輪胎泄氣后可行駛的距離和平均速度兩項評價指標。

c.適應性是軍車適應高低溫環境和道路的性能，其中道路適應性包括鋪裝道路、越野道路和軟地面行駛適應性，綜合反映了輪胎適應各種道路行駛的能力，這是民用汽車所不具有的。

5 結論

我國現行汽車輪胎技術規范和試驗標準中，缺少面向軍車整車的評價指標。本文通過分析輪胎與軍車整車性能指標的相關性，提出了輪胎單胎評價指標和輪胎裝車后的整車評價指標，構建了軍車輪胎評價指標體系，為軍車輪胎的選型和試驗評價奠定了基礎，為輪胎與車輛性能的匹配分析提供了有益參考。

參考文獻

[1]吳桂忠，等.汽車輪胎試驗研究現狀與發展趨勢[J].輪胎工業.2006（10）：579-585.

[2]何建清，等.外軍車輛輪胎現狀、發展趨勢及啟示[J].軍事交通學院學報，2011（4）：85-89.

[3]王傳鑄，等.輪胎與汽車的性能匹配分析[J].輪胎工業，2006（10）：643-648.

[4]吳荻，等.輪胎標準.輪胎研究與開發，1999（1）：59-71.

[5]SAE J 2014 - 2001 Pneumatic Tire for Military Tactical W heeled Vehicle [S].

[6]解來卿，等.軍用車輛安全輪胎防護性試驗評價[J].裝甲兵工程學院學報，2008（2）：46-49.endprint

從輪胎和輪輞一體化角度考慮，車輪的耐疲勞性也是影響整車可靠性的一個因素。評價車輪的耐疲勞性可以通過臺架試驗，用動態彎曲疲勞性能和動態徑向疲勞性能兩個指標來考核。

4 軍用車輛評價指標體系的構建

4.1 構建原則與方法

a. 突出軍車對輪胎的特殊技術要求

軍用車輛與民用汽車相比，既有共性，更有特殊性，因此軍用車輛對輪胎的指標要求也有別于普通汽車。針對軍用車輛輪胎提出的評價指標既要反映出輪胎的共性，更要突出軍車在越野機動性、環境適應性、戰場生存性及行駛可靠性等方面的特殊要求。

b. 從單胎和整車兩個角度分別提出指標

輪胎現有的各種技術規范和理論研究中，多是從單個輪胎的角度提出評價指標，包括輪胎的結構、質量、力學特性等。然而，對于整車設計而言，單純討論輪胎的某項性能意義并不大，輪胎的評價和選型應結合輪胎與車輛性能的匹配。因此，本文構建的軍車輪胎評價指標體系包括單個輪胎（臺架試驗）的評價指標和輪胎裝車后（道路試驗）所反映出來的性能指標。

4.2 軍車輪胎評價指標體系

為方便從整車角度來理解和評價輪胎，按結構及技術特性參數、機動性、安全性、生存性、可靠性、平順性和適應性等七大類對輪胎的指標進行了分類，構建軍用車輛輪胎評價指標體系如表1所示。

4.3 與民用汽車輪胎指標的對比

與民用汽車相比，軍用車輛在越野機動性、戰場生存性和環境適應性等方面有更為嚴格的要求，所建立的軍車輪胎指標體系突出了評價這些方面的性能。主要表現在：

a. 越野機動性是軍用車輛與民用汽車最明顯的區別之一。因此指標體系重點提出了反映車輛越野機動性的輪胎指標，主要有：輪胎尺寸、平均接地壓力、接地系數、單位面積平均壓力和軟地面通過性等。

b.輪胎的泄氣可行駛能力是軍車對輪胎的特殊要求，指標體系中提出了輪胎泄氣后可行駛的距離和平均速度兩項評價指標。

c.適應性是軍車適應高低溫環境和道路的性能，其中道路適應性包括鋪裝道路、越野道路和軟地面行駛適應性，綜合反映了輪胎適應各種道路行駛的能力，這是民用汽車所不具有的。

5 結論

我國現行汽車輪胎技術規范和試驗標準中，缺少面向軍車整車的評價指標。本文通過分析輪胎與軍車整車性能指標的相關性，提出了輪胎單胎評價指標和輪胎裝車后的整車評價指標，構建了軍車輪胎評價指標體系，為軍車輪胎的選型和試驗評價奠定了基礎，為輪胎與車輛性能的匹配分析提供了有益參考。

參考文獻

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[3]王傳鑄，等.輪胎與汽車的性能匹配分析[J].輪胎工業，2006（10）：643-648.

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[6]解來卿，等.軍用車輛安全輪胎防護性試驗評價[J].裝甲兵工程學院學報，2008（2）：46-49.endprint

從輪胎和輪輞一體化角度考慮，車輪的耐疲勞性也是影響整車可靠性的一個因素。評價車輪的耐疲勞性可以通過臺架試驗，用動態彎曲疲勞性能和動態徑向疲勞性能兩個指標來考核。

4 軍用車輛評價指標體系的構建

4.1 構建原則與方法

a. 突出軍車對輪胎的特殊技術要求

軍用車輛與民用汽車相比，既有共性，更有特殊性，因此軍用車輛對輪胎的指標要求也有別于普通汽車。針對軍用車輛輪胎提出的評價指標既要反映出輪胎的共性，更要突出軍車在越野機動性、環境適應性、戰場生存性及行駛可靠性等方面的特殊要求。

b. 從單胎和整車兩個角度分別提出指標

輪胎現有的各種技術規范和理論研究中，多是從單個輪胎的角度提出評價指標，包括輪胎的結構、質量、力學特性等。然而，對于整車設計而言，單純討論輪胎的某項性能意義并不大，輪胎的評價和選型應結合輪胎與車輛性能的匹配。因此，本文構建的軍車輪胎評價指標體系包括單個輪胎（臺架試驗）的評價指標和輪胎裝車后（道路試驗）所反映出來的性能指標。

4.2 軍車輪胎評價指標體系

為方便從整車角度來理解和評價輪胎，按結構及技術特性參數、機動性、安全性、生存性、可靠性、平順性和適應性等七大類對輪胎的指標進行了分類，構建軍用車輛輪胎評價指標體系如表1所示。

4.3 與民用汽車輪胎指標的對比

與民用汽車相比，軍用車輛在越野機動性、戰場生存性和環境適應性等方面有更為嚴格的要求，所建立的軍車輪胎指標體系突出了評價這些方面的性能。主要表現在：

a. 越野機動性是軍用車輛與民用汽車最明顯的區別之一。因此指標體系重點提出了反映車輛越野機動性的輪胎指標，主要有：輪胎尺寸、平均接地壓力、接地系數、單位面積平均壓力和軟地面通過性等。

b.輪胎的泄氣可行駛能力是軍車對輪胎的特殊要求，指標體系中提出了輪胎泄氣后可行駛的距離和平均速度兩項評價指標。

c.適應性是軍車適應高低溫環境和道路的性能，其中道路適應性包括鋪裝道路、越野道路和軟地面行駛適應性，綜合反映了輪胎適應各種道路行駛的能力，這是民用汽車所不具有的。

5 結論

我國現行汽車輪胎技術規范和試驗標準中，缺少面向軍車整車的評價指標。本文通過分析輪胎與軍車整車性能指標的相關性，提出了輪胎單胎評價指標和輪胎裝車后的整車評價指標，構建了軍車輪胎評價指標體系，為軍車輪胎的選型和試驗評價奠定了基礎，為輪胎與車輛性能的匹配分析提供了有益參考。

參考文獻

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